秦嶺Ⅲ號隧道北端洞口滑坡治理施工技術(shù)方案與質(zhì)量控制

顧西峰

摘 要:隨著我國高速公路向山區(qū)縱深的發(fā)展，穿越山區(qū)修建的隧道地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，給隧道的設(shè)計與施工提出了更高的要求。本文結(jié)合西漢高速公路穿越秦嶺Ⅲ號隧道時遇到的洞口滑坡采取的治理方案與施工質(zhì)量控制措施予以介紹。

關(guān)鍵詞:隧道滑坡技術(shù)方案質(zhì)量控制

1.工程概況

國道主干線（GZ40）澇峪口—筒車灣高速公路秦嶺Ⅲ號隧道為雙線單洞。隧道下行線為直線形，上行線北段為直線型，出口為曲線型。上下行線相距50～100m。隧道勘察期間發(fā)現(xiàn)隧道進出口處在一個穩(wěn)定的古老滑坡體上?；卵厮淼婪较蜷L130m，垂直隧道方向?qū)?20m，滑體厚25～38m，體積約20*104m3。主滑方向為NE350，與隧道方向一致。上行線隧道靠滑坡西側(cè)附近穿過，洞頂緊靠滑動帶以下通過，下行線在滑坡中穿過，穿越滑體約45m，該古滑坡目前雖沒有變形，但其穩(wěn)定程度達不到高速公路設(shè)計要求，隧道通過時必須進行加固處理。另外近幾年省內(nèi)高速公路施工時對滑坡擾動后，造成滑坡的局部或整體復(fù)活情況較普遍，針對此情況必須及時全面治理。

2.滑坡形成條件及影響因素

滑坡位于付家河右岸斜坡上，巖石組成為變質(zhì)砂巖、變質(zhì)粉砂巖、片巖等。巖層呈近北方向向斜的單級構(gòu)造，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造地質(zhì)比較發(fā)育，該滑坡屬于破碎巖體的切層滑坡。古老滑坡產(chǎn)生的原因主要為西付家河在此高程時的沖刷，可能還有地震和暴雨的影響。西付家河下切以后，滑坡前緣變陡，但仍處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

3.治理方案

3.1治理原則

（1）在保證隧道施工過程和運營中滑坡的穩(wěn)定，保證公路運輸安全。

（2）在保證隧道安全的前提下，盡量節(jié)約治理投資。

（3）采取抗滑支擋、注漿和坡面排水相結(jié)合治理措施，一次根治，不留后患。

3.2主要治理措施

（1）預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁：由于滑坡在開挖隧道、暴雨、震動等各種因素的直接影響下，將處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，因此首先確?；碌恼w穩(wěn)定性，在隧道洞門兩側(cè)及其附近設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁，在隧道口兩側(cè)各設(shè)一根截面3*4m的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁，樁長為28~30m，因隧道跨度大，樁間距達16m，樁承受推力較大，每樁設(shè)4孔預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長47m，錨固段長15m，每孔由11根￠15.24鋼絞線組成1束，鉆孔孔徑150m，設(shè)計拉力1300KN，鎖定拉力1040KN。隧道口以外的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁除與緊鄰隧道口樁的間距為5.5m外，其他各樁間距為6m，截面2*3m，樁長22~30m，每樁設(shè)3孔由11根￠15.24鋼絞線組成1束，錨索長34~47m，錨固段長15m，鉆孔孔徑為￠150mm，設(shè)計拉力1300KN，鎖定拉力1040KN。

抗滑樁樁背斷面圖：

上行線因靠近滑坡邊緣，只設(shè)一根抗滑樁，視施工開挖實際地質(zhì)情況可加長或縮短樁長，必要時在此樁以外增加抗滑樁。

（2）滑體注漿；為了防止隧道開挖造成滑體松動或滑動及隧道部位滑坡推力能有效作用到兩側(cè)的抗滑樁上，在隧道兩側(cè)距隧道軸線各11m共22m范圍注漿，對滑體進行注漿加固。

注漿孔從地面垂直向下鉆至滑動帶以下2m，要求鉆孔孔徑不小于￠70m，漿管管徑￠40mm，注漿深度范圍為：滑動帶以下2m，滑動面以上及隧道頂以上15m，在該范圍頂部設(shè)止?jié){塞，注漿壓力不小于0.3MPa。鉆孔長度可據(jù)實調(diào)整。

隧道進口滑坡注漿布置示意圖：

（3）地面截排水溝：為有效排除地面對滑坡穩(wěn)定性的影響，在滑坡區(qū)設(shè)兩條截排水溝，一條設(shè)在滑坡界外不少于5m處，另一條設(shè)在洞口以上，均向下游側(cè)向排水。截排水溝斷面形狀可根據(jù)地形條件采用不同形式。根據(jù)當(dāng)時地質(zhì)勘察成果，地下水埋藏較深，可以不考慮滑體內(nèi)地下排水。（設(shè)計洞口海拔較高）

4.施工組織及工藝控制

4.1施工組織：滑坡治理最佳時間為枯水季節(jié)。K標(biāo)項目經(jīng)理部中鐵十八局四公司于2002年11月進場承擔(dān)秦嶺Ⅲ號隧道施工。而獨頭掘進的洞口正處在古滑坡上，為了給進洞施工創(chuàng)造便利條件，在業(yè)主同意邊進行支洞開挖進入正洞施工邊進行滑坡治理情況下，2002年12月1日開始滑坡治理工程施工，計劃工期150天完成。當(dāng)時組織一個抗滑樁施工隊伍和一個鉆孔注漿施工隊同時施工，抗滑樁隊負(fù)責(zé)抗滑樁的開挖和灌注砼及地面水溝；鉆孔注漿隊負(fù)責(zé)滑體注漿及預(yù)應(yīng)力錨索施工。要求在對地面截水溝進行冬季開挖，然后鋪彩條布臨時排水，待冬期過后一個月內(nèi)完成設(shè)計規(guī)定的排水溝。滑體注漿采用4臺鉆機同時施工，每臺鉆機正常完成工作量40m/d，注漿采用兩臺注漿機緊跟鉆孔施工?？够瑯妒┕r采取跳樁分節(jié)開挖，每樁每兩天完成一循環(huán)，每天完成1米；預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁在每根抗滑樁完成后緊跟進行施工。

4.2施工工藝控制：

4.2.1地面截水溝；

（1）施工方法：地面截水溝施工土方采用十字鎬人工開挖，石方采用小型松動爆破輔以人工風(fēng)鎬清理，水溝底為土質(zhì)基礎(chǔ)按設(shè)計鋪墊20cm厚碎石夯實才能砌筑，水溝采用7.5MPa漿砌片石，砌筑工藝應(yīng)符合規(guī)范要求。

（2）施工控制：為了保證滑坡的穩(wěn)定和施工安全，應(yīng)當(dāng)先作好地面截水溝，后施工預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁和洞身部分注漿，然后才能開挖洞門進行施工；排水工程施工應(yīng)遵循先縱后橫、自上而下、分段進行的程序，開挖溝道、回填、夯實、溝道砌筑等工序應(yīng)在同施工段連續(xù)完成；截水溝每隔10-15m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬2cm，內(nèi)填瀝青木板；砌筑水溝片石極限抗壓強度不小于30MPa，嚴(yán)禁用風(fēng)化石砌筑。

4.2.2滑體注漿：

由于隧道為主要的地下構(gòu)造物，且?guī)r體破碎，在開挖、暴雨、震動等各種因素的影響下，與之相鄰巖體的微小變形與破壞，都可能影響隧道的安全。為了提高隧道開挖時的安全度，在隧道頂部滑體內(nèi)采用垂直鉆孔注漿，使組成滑體的松散、破碎巖體膠結(jié)，以期在正常施工條件下，隧道施工不產(chǎn)生塌方和大的變形，增加隧道開挖時圍巖的穩(wěn)定性和滑坡整體穩(wěn)定度?；w注漿工程主要針對隧道洞身和洞頂進行，范圍沿隧道中心線左右各寬11m，當(dāng)時鉆孔直徑采用￠80mm，注漿管直徑￠40mm，孔間距為2m，成梅花形布置，注漿材料為水泥砂漿，漿液水灰比為1：1，灰砂比為1：1，注漿范圍頂面采用止?jié){塞堵塞，注漿壓力為0.3-0.6MPa，在注漿過程中對注漿壓力和配合比進行校正，采用從孔地向上反漿式注漿。每個注漿孔深度均應(yīng)深入滑面以下不少于2.0m，在鉆進過程中應(yīng)根據(jù)鉆進及出渣情況判斷滑面位置，根據(jù)滑面位置對鉆孔空身作必要的調(diào)整。隧道兩側(cè)預(yù)應(yīng)力錨索相干擾的注漿孔首先注漿，然后在鉆錨索孔。為了保證施工過程中滑坡的穩(wěn)定，嚴(yán)禁開水鉆進，采用風(fēng)動沖擊鉆進。注漿先從注漿范圍外圍注漿形成帷幕以減少跑漿，注漿時注意觀察裂隙跑漿現(xiàn)象以采取有效措施。當(dāng)時鉆孔采用2臺全液鉆機和2臺地質(zhì)鉆機，注漿采用注漿機。鉆進和注漿時必須作好原始記錄，監(jiān)理工程師和設(shè)計人員可根據(jù)實際情況調(diào)整孔深和查驗注漿情況。

4.2.3抗滑樁施工；

（1）測量放線：采用全站儀精確放線定位，并作好護樁?？够瑯兑捶较蚣翱刂茦渡淼淖鴺?biāo)放樣。

（2）抗滑樁開挖：抗滑樁鎖口平臺開挖時，鄰近山體坡比為1：0.5-1：0.75，坡腳采用漿砌塊石擋墻，坡面采用φ22螺紋鋼砂漿錨桿L=25m，掛網(wǎng)φ8間距離200*200mm，噴15cm厚C25混凝土的錨噴網(wǎng)支護，確保施工安全。樁身開挖土方采用十字稿開挖，石方采用小型松動爆破配合人工風(fēng)鎬清理，卷揚機提升出渣。樁身開挖必須跳樁分節(jié)開挖，每節(jié)開挖深度1m，開挖第一節(jié)護壁與鎖口砼一同施工，其余每開挖一節(jié)，作好一節(jié)護壁，護壁砼及鎖口砼均按設(shè)計圖紙施工，當(dāng)護壁砼具有一定強度后方可進行下一節(jié)開挖。開挖時經(jīng)常檢查樁中心、垂直度、凈空尺寸，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。在開挖樁孔過程中，要對樁孔地質(zhì)情況進行地質(zhì)記錄，核對地層巖性及滑面位置，如發(fā)現(xiàn)與設(shè)計情況不符時，應(yīng)及時與監(jiān)理及設(shè)計人員聯(lián)系，以便及時作出設(shè)計變更。

（3）樁身鋼筋及砼：樁身鋼筋在鋼筋加工廠統(tǒng)一加工，現(xiàn)場焊接并綁扎成型，注意焊縫質(zhì)量及制作規(guī)范。在樁身鋼筋放入前，在樁坑地鋪一層1：3水泥砂漿墊層，厚10cm，樁坑挖到設(shè)計標(biāo)高后進行驗槽，保證封底砼厚度。樁身砼澆注采用輸送泵利用串筒滑入樁孔，插入式振搗器振搗密實，全樁混凝土不間斷一氣呵成，不留施工縫，否則應(yīng)采用措施加強。對樁身砼質(zhì)量及成樁情況必要時作小應(yīng)變檢測或預(yù)埋導(dǎo)管法檢測。施工時應(yīng)注意保證樁頭預(yù)埋件位置準(zhǔn)確，并須待樁身混凝土與錨索錨固體的強度達到設(shè)計強度后進行錨索張拉。

4．2．4預(yù)應(yīng)力錨索施工：

4.2.4.1預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程圖：

4.2.4.2施工注意事項：

4.2.4.2.1抗滑樁錨索設(shè)計荷載1300KN，鎖定荷載1040KN。

4.2.4.2.2錨索孔位測放應(yīng)準(zhǔn)確，偏差不得超過3cm，傾角允許誤差1°?？紤]沉渣的影響，為確保錨索深度，實際鉆孔深度要大于設(shè)計深度1.0m。錨索設(shè)計外傾角2°，考慮隧道的開挖會引起錨索錨固拉力降低，且部分影響到隧道，隧道兩側(cè)兩樁共4根的樁靠隧道兩側(cè)的錨索不可外偏，施工時需特殊對待，認(rèn)真組織，精心操作，以免錨孔偏斜侵入隧道內(nèi)。

4.2.4.2.3錨索成孔禁止開水鉆進，以確保錨索施工不至于惡化滑坡巖體工程地質(zhì)條件，鉆進過程中應(yīng)對每孔地質(zhì)變化（巖層情況）、進尺速度（鉆速、鉆壓等）、地下水情況以及一些特殊情況做現(xiàn)場記錄。若遇塌孔，應(yīng)立即停鉆，進行固壁灌漿處理或跟管鉆進。

4.2.4.2.4錨索成孔后的孔徑不得小于設(shè)計值。鉆孔完成后必須使用高壓空氣進行清孔，以免降低水泥砂漿與孔壁巖體的粘結(jié)強度。

4.2.4.2.5錨索材料采用高強度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，直徑￠15.24mm，強度1860MPa。要求順直、無損傷、無死彎。

4.2.4.2.6錨固段必須除銹，除污泥，按設(shè)計要求綁扎分線環(huán)；自由段除銹后，涂抹黃油并立即外套鋼管，兩頭用鐵絲扎緊，并用電工膠布纏封。

4.2.4.2.7錨索下料采用砂輪切割，禁止電弧切割?？紤]到錨索張拉工藝要求實際錨索長度要比設(shè)計長度多留2.0m，即錨索長度L錨=L錨段+L自由段+2.0m。

4.2.4.2.8錨索孔內(nèi)灌注1：1水泥砂漿，水灰比0.4~0.45，砂漿體強度不低于30Mpa，采用從孔底到孔口返漿式注漿，注漿壓力大于0.4Mpa，壓漿不能中斷。當(dāng)砂漿體強度達到設(shè)計強度后，方可進行張拉鎖定，在砂漿未完成固化以前不得拉拔和移動錨索。

4.2.4.2.9錨索張拉作業(yè)前必須對張拉設(shè)備進行標(biāo)定。正式張拉前先對錨索進行試張拉，荷載等級為0.1倍的設(shè)計拉力。

4.2.4.2.10錨索張拉分無五級進行，每級荷載分別為設(shè)計拉力的0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍，除最后一級需要穩(wěn)定10~20分鐘外，其余每級需要穩(wěn)定5分鐘，并分別記錄每一級鋼絞線的伸長量，在每一級穩(wěn)定時間里必須測讀錨頭位移三次。錨索張拉除考慮預(yù)張拉外還要考慮交替分級張拉，交替張拉可保證樁的各孔錨索受力均勻，張拉后若發(fā)現(xiàn)有明顯的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)及時進行補張拉。

4.2.4.2.11張拉到最后一級荷載變形穩(wěn)定的，卸荷至鎖定荷載。錨索鎖定后切除多余鋼絞線，補注樁身及套管部分水泥漿，用C25砼及時封閉錨頭。

預(yù)應(yīng)力錨索是預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁工程中的關(guān)鍵，對整治工程的成敗起著至關(guān)重要的作用。在設(shè)計時，錨索、水泥砂漿與圍巖的抗剪強度均是考慮現(xiàn)有統(tǒng)計資料選取的，施工前必須進行現(xiàn)場錨固力拉拔試驗，確定實際錨固力大小，驗證設(shè)計參數(shù)選擇的是否合適，并根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果對設(shè)計加以修正。在秦嶺Ⅲ號隧道抗滑樁錨索張拉前，先進行3組拉拔試驗，每組3孔，孔深不小于15m，錨固段各取6m、8m、10m，試驗時采用破壞試驗，試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)設(shè)計合理。

5.施工監(jiān)測

同一區(qū)段的治理工程應(yīng)在同一連續(xù)工期內(nèi)連續(xù)施工及竣工，以防其強度未達到標(biāo)準(zhǔn)強度前或在零星施工中遇到破壞。施工中派測量人員加強施工監(jiān)測和工地巡視，應(yīng)備有應(yīng)急措施，確保施工人員安全。依照相應(yīng)施工規(guī)范在施工范圍內(nèi)布置觀測點，在施工期間按照規(guī)范規(guī)定的頻率觀測沉降及位移，并根據(jù)變形情況及時采取措施確保施工安全。該段滑坡在治理結(jié)束完成后，進行了兩年的觀測至目前未發(fā)現(xiàn)有位移和沉降變形的現(xiàn)象。

6.結(jié)束語

在隧道設(shè)計選線時盡量避免線路穿過滑坡地段，實在沒有更好的方案可選時，應(yīng)當(dāng)對滑體內(nèi)地質(zhì)狀況認(rèn)真調(diào)查、鉆探和分析以確保設(shè)計到位，否則會造成二次滑坡，也給建設(shè)各方帶來極大不利。在隧道施工時遇到滑坡必須制定可行的施工方案，不能盲目冒進。在滑坡治理結(jié)束后應(yīng)定期觀測，以提供可靠的數(shù)據(jù)對設(shè)計進行二次驗算和指導(dǎo)以后的設(shè)計。隨著我國高速公路的建設(shè)大力開展，有許多條公路將穿越山區(qū)。作為建設(shè)各方要積累經(jīng)驗，積極探索，提高產(chǎn)品效益，為我國公路事業(yè)的快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。